DE90227C - - Google Patents
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- DE90227C DE90227C DENDAT90227D DE90227DA DE90227C DE 90227 C DE90227 C DE 90227C DE NDAT90227 D DENDAT90227 D DE NDAT90227D DE 90227D A DE90227D A DE 90227DA DE 90227 C DE90227 C DE 90227C
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
- B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.
in LYON.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zur genauen Controle und zum Aufzeichnen
aller Bewegungen eines beliebigen Fahrzeuges, besonders von Eisenbahnwagen.
Der neue Apparat controlirt und verzeichnet die Geschwindigkeit an jedem Punkte der
Strecke, den Aufenthalt, Rückwärtsgang, sowie die Bewegung auf der Stelle, ferner die Stunde,
in welcher dieses Fahrzeug einen beliebigen Punkt der Strecke passirt hat, die Stunde der
Ankunft und die Abfahrtzeit, den Zustand der Stabilität des Geleises, die Stöfse, die Neigungen
der Bahn sowie die horizontale Entfernung der durchfahrenen Strecke.
Der Apparat gestattet ferner dem Wagenführer, jederzeit die Neigungen der Bahn, die
Fahrgeschwindigkeit derart zu beobachten, dafs er die Maschine regelrecht zu führen, im gewünschten
Augenblick die Bremse anzuziehen und die Geschwindigkeit zu ändern vermag,
da bekanntlich eine gewisse, bei horizontaler Strecke noch ungefährliche Geschwindigkeit
bei einer Neigung der Bahn sehr gefährlich werden kann.
Der Apparat giebt einerseits graphische Aufzeichnungen :
1. von der horizontalen zurückgelegten Entfernung,
welche als Basis für die Neigungscurve dient,
2. von der Neigung der durchfahrenen Bahnstrecke,
3. von dem Zustand des Geleises und den Stöfsen,
4. von der Geschwindigkeit an einem beliebigen Punkt der Strecke,
5. von der Zeit und folglich dem Rückgang und dem Lauf auf der Stelle;
andererseits gestattet er einen klaren Ueberblick über
1. die Neigung,
2. die Geschwindigkeit und
3. die Zeit.
Fig. ι der Zeichnung ist eine äufsere Ansicht des Apparates.
Fig. 2 zeigt die inneren Mechanismen in Vorderansicht,
Fig. 3 dieselben in Seitenansicht und
Fig. 4 in oberer Ansicht.
Fig. 5 zeigt verschiedene Diagramme, wie sie von diesem Apparat aufgezeichnet werden.
Fig. 6 dient zur Erklärung des Princips, auf welchem die Construction des die Aufzeichnung
der horizontalen Entfernung bewirkenden Apparattheiles beruht.
Fig. 7 zeigt die Construction des die Aufzeichnung der Zeit bewirkenden Daumens.
Fig. 8 zeigt die Art und Weise der Bethätigung des Apparates.
Bevor mit der Beschreibung der einzelnen Apparattheile und des Organes, welches die
Aufzeichnung der horizontalen Entfernung gestattet, begonnen wird, mögen zunächst die
Verhältnisse dargelegt werden, aus welchen sich die genaue Form dieses Organes, des
Rotationskörpers G, herleiten läfst.
Wenn ein Fahrzeug eine horizontale Strecke B A (Fig. 6) durchfährt und eines seiner
Räder die Geschwindigkeit auf ein Rad D überträgt, auf dessen Achse sich ein Rad E befindet,
so zeigt ein Punkt e auf dem Umfang des letzteren Rades durch seine Bahn in einem
gewissen Mafsstabe die horizontale durchfahrene Strecke B A an.
Wenn das von B kommende Fahrzeug die Strecke B C durchfährt, dann giebt der Punkt e
durch seine Bahn in einem gewissen Mafsstabe die Enfernüng BC an, der Punkt e macht
dann einen gröfseren Weg, da B C > B A ist.
Wollte man nun die durchfahrene Strecke BC, d. h. deren Projection BA messen, so ist es
nothwendig, dafs der Punkt e in beiden Fällen dieselbe Strecke zurücklegt. Dies ist aber unmöglich,
da die Anzahl der Umdrehungen des Rades E nothwendig gröfser ist, wenn das
Fahrzeug die Strecke B C durchfährt, weil B C > B A ist.
Wenn sich der Winkel B vergröfsert, vergröfsert
sich die Länge der Linie B-C, ebenso die Anzahl der Umdrehungen des Rades, denn
-^=COsB. (i)
Es bezeichne η die Anzahl der Umdrehungen des Rades E beim Befahren der Strecke B A
die Anzahl der Umdrehungen des
Rades E beim Befahren der Strecke B C, r sei der Radius des Rades E.
Man erhält dann die Gleichungen
2 π Rn = c,
2 π R η1 = a.
2 π R η1 = a.
Dividirt man die eine durch die andere dieser ■beiden Gleichungen, so erhält man
und aus Gleichung ι
= COsB.
Um die Aufgabe zu lösen, mufs man haben
was unmöglich ist, da man eine constante Gröfse 2 π R hat und η von n1 immer verschieden
ist.
Um diese Gleichung möglich zu machen, mufs also R veränderlich sein, d. h. wenn
2 · R ■ Tr · η der Umfang des Rades E ist beim
Lauf des Fahrzeuges von B nach A, so mufs 2-JR1TT^n1 der Umfang des Rades E sein
beim Lauf des Fahrzeuges von B nach C Die Länge B C ist aber je nach dem Winkel B
veränderlich; R1 wird also eine je nach dem Winkel B veränderliche Gröfse.
In jedem Fall, wie auch die Gröfse des Winkels B sei, mufs man immer haben
2 π Rn = 2 π R1 nl
Rn = | R1H |
η | R1 |
~n}~' | IT" |
Vergleicht man die Gleichungen 2 und 3, so erhält man
R1
daher
R1 = R cos B.
Wenn demnach der Umfang des Rades E je nach dem Cosinus des Winkels B variiren
kann, so giebt der Punkt e immer, wie grofs auch der Winkel B sein mag, bei seiner
Drehung die durchlaufene horizontale Entfernung in einem gewissen Mafsstab an.
Wenn der Umfang des Rades E nicht variiren kann, wird letzteres durch einen Rotationskörper
G ersetzt, dessen Erzeugende eine nach dem Cosinus des Winkels B veränderliche
Curve und dessen Radius demnach nach dem Cosinus von B veränderlich ist.
Indem man diesen Körper G auf seiner Achse nach dem Werthe des Winkels B verschiebt,
überträgt er verschiedene Geschwindigkeiten auf ein Rad von unveränderlichem Radius, und ein auf dem Umfang dieses Rades
befestigter Punkt giebt immer die durchfahrene horizontale Strecke in einem gewissen Mafsstab
an, gleichgültig, wie grofs auch der Winkel B ist.
Dieser Rotationskörper G wird gemäfs Formel 4 wie folgt erzeugt.
Auf einer Linie x-y (Fig. 6) wird im Punkt O
eine Senkrechte O L errichtet. Um diesen Punkt als Mittelpunkt wird zur Linken der
Senkrechten mit dem Radius R ein Viertelkreis beschrieben. Von L an wird dieser Viertelkreis
in 18 Theile von je 50 getheilt und von
diesen Theilpunkten werden Senkrechte auf der Geraden O L errichtet. Rechts von O
wird X Y in 18 gleiche Theile getheilt und in den Theilpunkten werden Senkrechte errichtet,
welche mit den auf OL von den Theilpunkten des Viertelkreises aus errichteten
Senkrechten zusammentreffen, und zwar die erste auf X Y errichtete Senkrechte mit der
ersten auf O L errichteten Senkrechten; die zweite auf X Y errichtete· Senkrechte mit der
zweiten der auf OL errichteten Senkrechten u. s. w.
überträgt und folglich auf die Achse n>', auf
welcher eine Rolle χ befestigt ist. Zwischen dieser und einer anderen Rolley ist ein Papierband
^ hinweggeführt, das durch die Drehung der Rolley mitgenommen wird. Dieses Papierband
\ empfängt demnach seine Bewegung vom Rotationskörper G und läfst an seiner
abgewickelten Länge ein bestimmtes Verhältnifs der durchfahrenen horizontalen Strecke erkennen.
Die Bewegung des Bandes ergiebt sich aus der Construction des Körpers G
und dessen Längsbewegung auf seiner Achse.
Auf der Achse n> der Rolle χ (Fig. 2 und 3)
unterhalb des Rades ν befindet sich ein anderes Rad v1, welches ebenfalls von der Achse ip
gedreht wird. Dieses Rad vl überträgt seine Bewegung mittelst einer Kette auf ein auf
Welle jpl befestigtes Rad v2 (Fig. 2), infolge
dessen wird eine auf der Achse wl befestigte
Walze x1 gedreht und zwischen dieser und einer Walze y1 ist das Papierband hindurchgeführt.
Die von dem Rad v1 auf das Rad v'2
übertragene Bewegung gestattet dem Papierband, beim Rückgang des Fahrzeuges sich in
, entgegengesetzter Richtung zu bewegen, wobei es auf der Strecke zwischen den Walzen χ
und xl gespannt gehalten wird, d. h. an dem Theil, wo sich verschiedene Stifte zur graphischen
Aufzeichnung des Rückwärtsganges des Fahrzeuges befinden.
Das Papierband wickelt sich beim Vorwärtsgang des. Fahrzeuges von der Spule 2 (Fig. 4)
ab, weiche auf einer mit Bremsscheibe 4 versehenen Achse 3 befestigt ist. Das Band geht
zwischen den Walzen X1J^1 und xy hindurch
und wickelt sich dann auf die Spule 5 auf (Fig. 3 und 4). Die Spulen tragen je an ihrem
oberen Ende eine Schnurrolle, welche mittelst endloser Schnur unter sich verbunden sind.
Wenn das Papier durch die Bewegung der Walzen χ und x1 mitgenommen wird, wickelt
es sich von der Spule 2 ab und die die oberen Enden der Spulen verbindende Schnur
wickelt das Papier auf die gleichfalls gedrehte Spule 5.
Beim Rückwärtsgang des Fahrzeuges findet der umgekehrte Vorgang statt.
Das abgewickelte Papier giebt ein bestimmtes Verhältnifs für die durchfahrene horizontale
Strecke an.
Die Neigung der Bahn wird durch folgende Einrichtung aufgezeichnet.
An dem unteren Theil der Walze e befindet sich ein halbkreisförmiger Zahnkranz,
welcher eine auf einer Schiene 8 gleitende Zahnstange 7 bewegt. Diese Zahnstange, weiche
sowohl oben als auch seitlich gezahnt ist, dreht bei ihrer Verschiebung ein Rad 9 (Fig. 2 und 4)
und mit ihm das auf derselben Achse 10 befestigte Kegelrad 11, welches seine Bewegung
auf das mit doppeltem Zahnkranz versehene Kegelrad 12 (Fig. 2 und 3) überträgt. Der
eine Zahnkranz empfängt die Bewegung vom Kegelrad 11 und der andere überträgt dieselbe
auf eine Zahnstange 13, weiche in der Querschiene ι (Fig. 2 und 3) gleitet. Der obere
Theil dieser Zahnstange geht nicht über den oberen Theil der Querschiene 1 hinaus und
ist mit einem Dreieck 14 (Fig. 2) versehen.
Wenn die Bahn, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, ansteigt oder fällt, dann schwingt
der Gewichtshebel f (Fig. 3) nach β oder α; die Walze e empfängt diese Bewegung und
überträgt dieselbe durch Zahnstange 7 und die Räder 9, 11, 12 auf die Zahnstange 13 und
demnach auf das Dreieck 14, welchem dadurch ' eine Längsbewegung auf der Querschiene 1
ertheilt wird. Zwischen den Querschienen 1 (Fig. 1) sind zwei Schienen 15 gelagert, welche
so ausgespart sind, dafs das Dreieck 14 mit der Zahnstange 13 an denselben vorbeigehen
kann, und zwischen diesen beiden Schienen 1 5 kann sich eine Tafel 16 (Fig. 2) in Führungsnuthen
senkrecht bewegen (Fig. 4).
Das Dreieck 14, welches an den Schienen 15
quer vorbeigeht, legt sich gegen die Tafel 16. Wenn daher der Gewichtshebel f in Richtung
nach β oder nach α (Fig. 3) schwingt, so geht das Dreieck 14 nach links oder nach rechts
(Fig. 2) und hebt oder senkt die Tafel 16. Eine an der Tafel vorgesehene Krampe 17
trägt einen Stift, der sich gegen das Papierband legt und die' Neigungen aufzeichnet.
Angenommen, dafs die Abmessungen und Verschiebungen des Dreiecks zur Aufzeichnung
von Winkeln nicht über 300 berechnet sind. Wenn sich das Fahrzeug auf horizontaler
Strecke befindet, geht die durch die Achse des Zeichenstiftes errichtete Verticale durch die
Mitte der Hypotenuse des Dreiecks. Steigt die Bahn und bildet sie mit der Horizontalen einen
Winker von 300, dann geht das Dreieck 14 um ejne Entfernung nach links (Fig. 2), welche
gleich ist der halben Grundlinie und die durch die Achse des Zeichenstiftes gehende Verticale
fällt mit der kleinen Seite des rechten Winkels dieses Dreiecks zusammen, d. h. der Zeichenstift
hat sich um die halbe Höhe des Dreiecks gehoben.
Wenn die Bahn geneigt ist und mit der Horizontalen einen Winkel von 300 bildet, so
geht das Dreieck 14 (Fig. 2) um eine Entfernung nach rechts, welche gleich ist der
halben Grundlinie; alsdann berührt die durch die Achse- des Zeichenstiftes gehende Verticale
die Spitze des Dreiecks, d. h. der Zeichenstift hat sich um die halbe Dreieckshöhe gesenkt.
Wenn die Bahn um i° steigt oder fällt, geht das Dreieck nach links oder rechts (Fig. 2)
und der Zeichenstift hebt sich oder senkt sich um 1Z30 der halben Dreieckshöhe oder um Y60
der ganzen Dreieckshöhe.
Wir haben dann . , ■■ . ,
OL = R- cos o°
O1L1 = A-COS5 0
O2L2 =.R- cos io°
O1L1 = A-COS5 0
O2L2 =.R- cos io°
017 L11 = R-cos 8c,0
018 L18 = R · cos 900 = o.
Verbindet man die Punkte L L1 L2 L18
mit einander, so erhält man eine Curve, deren Abstand von der Achse X Y sich bis R verändert,
d. h. von cos o° bis zu Null (cos 900). Beim Drehen dieser Curve um die Achse X Y
erhält man die Mantelfläche des Körpers G.
Um die Curve genauer zu erhalten, theilt man den Viertelkreis beispielsweise in 90 oder
180 Theile und 0-O18 gleichfalls in 90 oder
180 Theile.
Es folgt aus dieser Construction, dafs man dem Körper G eine mehr oder weniger grofse
Länge geben kann.
Die den Apparat bildenden verschiedenen Mechanismen sind in einem Metallgehäuse a
eingeschlossen, dessen Wände die Achsen und Querstangen tragen, auf welchen sämmtliche
Apparattheile angeordnet sind. Der Körper G wird von einer Welle b getragen, auf welcher
eine Scheibe oder ein Rad C aufgesetzt ist. Letzteres empfängt die Bewegung und überträgt
dieselbe auf die Achse b und deren Körper G.
Der Körper G kann unbehindert seiner Drehung auf der Achse längsweise verschoben
werden, zu welchem Zweck in der Achse eine Nuth vorgesehen ist.
Eine Achse d trägt eine Walze e, welche der Bewegung des auf der Achse d in der
Mitte der Walze befestigten Gewichtshebels f folgt.
Ein die Achsen b d verbindender Bügel g (Fig. 2) wird längsweise auf diesen Achsen geführt
und nimmt den Körper G mit, wenn die Walze e, dem von ihr getragenen Gewichtshebel folgend, sich in einer oder der anderen
Richtung dreht. Der Bügel g ist mit einer Stange h versehen, deren Ende mittelst einer
von ihm getragenen Rolle i in eine NuIh _/ der
Walze e eintritt (Fig. 2).
Wenn das diesen Apparat tragende Fahrzeug sich auf einer ansteigenden Wegstrecke befindet,
so schlägt der Gewichtshebel f nach β (Fig. 3) aus und dreht die Walze e hierbei mit
und die Nuth j überträgt auf die Rolle i, die sich nur in der Längsrichtung verschieben kann,
eine Bewegung und alsdann nimmt die Rolle die Stange h, den Bügel g und den Rotationskörper
G in der Richtung des in Fig. 3 gezeigten Pfeiles mit. Wenn das Fahrzeug sich auf einer geneigten Strecke bewegt, so vollzieht
sich dasselbe im umgekehrten Sinne.
Angenommen, das Fahrzeug befände sich auf einer Bahn, welche mit der Horizontalen
einen Winkel von 900 bildet. Dann schwingt der Gewichtshebel f gegen β (Fig. 3), so dafs
er mit seiner normalen Lage einen Winkel von 900 bildet, wobei er den Körper G auf
seiner Achse um eine Entfernung gleich der Länge dieses Körpers mitnimmt (unter normaler
Lage wird die Lage des Gewichtshebels f verstanden, welche er einnimmt, wenn sich das
Fahrzeug auf horizontaler Strecke befindet).
Falls die Bahn eine Steigung gegen die Horizontale im Winkel von i° macht, wird
der Körper G auf seiner Achse um Y90 seiner
Länge mitgenommen und bei einem Winkel
„ η . T
von η um — seiner Länge.
90
90
Der Rotationskörper G überträgt die von seiner Achse b empfangene Bewegung durch
Reibung auf das Rad' k. Dieses Rad k besteht aus zwei Theilen, der eine Theil steht
in reibender Berührung mit dem Körper G, während der andere gezahnt ist und mit einem
Rad / behufs Drehung desselben in Eingriff steht. Dieses Radsystem k I ist in einem
Block m befestigt, der sich längsweise auf der Stange η verschieben läfst.
Von dem Rad / wird mittelst einer über Leitrollen ρ q geführten Kette die Bewegung
auf ein festes Rad 0 übertragen. Die Räder / 0 sowie die Rollen ρ q sind an gegenüberliegenden
Winkeln eines Gelenkparallelogrammes gelagert derart, dafs, welche Stellung auch der
Block wz auf der Stange η einnehmen mag, die die Räder / 0 verbindende Kette immer
gespannt ist. Wenn demnach das Fahrzeug sich auf einer einen beliebigen Winkel mit der
Horizontalen bildenden Bahn befindet, wird der Körper G auf seiner Achse b mitgenommen
und das Rad k, damit dasselbe immer die dem Körper G mitgetheilte Bewegung aufnehmen
kann, an die Achse dieses Körpers herangerückt. Dieses Heranrücken wird mit Hülfe
einer nachgiebigen, am Bügel g (Fig. 3 und 4) befestigten Stange r bewirkt, welche entsprechend
der Krümmung des Körpers G gebogen ist. Diese Stange r stützt sich auf eine
am unteren Theil des Blockes m (Fig. 3) befestigte Laufrolle s (Fig. 4). Wenn daher der
Gewichtshebel f der Walze e eine Bewegung ertheilt, welche den Körper G der Walze zu
nähern sucht, so nähert die ebenfalls mitgenommene Stange r den Block m der Achse b
des Körpers G und hält das Rad k mit dem Körper G in Berührung.
Das Rad ο theilt einem auf derselben Achse befestigten Rad t seine Drehung mit und Rad t
überträgt seine Bewegung mittelst einer Kette auf ein Rad 11 (Fig. 4), welches (Fig. 3 und 4)
seine Bewegung auf ein Rad ν (Fig. 2, 3 und 4)
• Es zeichnet also der Stift bei ständiger Bewegung des Fahrzeuges in horizontaler Bahn
einen nach vorwärts gerichteten Strich auf das Papier. Bei ansteigender Bahn, die einen Winkel
von n° mit der Horizontalen bildet, steigt der Stift und er zeichnet dann einen Strich über
der Linie, welche die horizontale Strecke angiebt, die Entfernung zwischen diesen beiden
Linien, d.h. die Entfernung, um welche der Zeichenstift zwischen den Schienen ι 5 gehoben
wird, giebt den Winkel an, welchen die Bahn mit der Horizontalen bildet.
Ist die Bahn eine abschüssige, so wird der Strich unterhalb der Horizontalen gezeichnet
und die Entfernung dieser beiden Linien giebt die betreffende Neigung an.
Um auf den ersten Blick die Winkel, welche die Bahn mit der Horizontalen bildet, in
Procenten abzulesen, prüft man die Entfernung des Striches oberhalb oder unterhalb der
horizontalen Linie, welche Entfernung in einem bestimmten Verhä'ltnifs dem gesuchten Winkel
entspricht.
Der vorliegende Apparat giebt gleichzeitig an, wenn das Fahrzeug beispielsweise Erschütterungen
durch Ungleichheiten der Bahn empfängt, indem diese Erschütterungen auf den Gewichtshebel f übertragen werden. Der die
Neigung angebende Strich ist dann wellenförmig, trotzdem giebt er die Neigung an,
wenn man nur einen Mittelstrich, der durch die Mitte der Wellen geht, annimmt. Wenn
der Stift Wellen von sehr grofser Bogenweite beschreibt, so giebt dies an, dafs an dieser
Stelle des Diagrammes das Fahrzeug nicht in Ordnung ist.
Wenn ein plötzlicher Stofs auf das Fahrzeug ausgeübt wird, dann hebt und senkt sich der
die Neigung zeichnende Stift plötzlich und giebt einen senkrechten Strich im Längsstrich.
Die Geschwindigkeit an einem beliebigen Punkt der Bahn wird durch die folgenden Anordnungen
aufgezeichnet (Fig. 2 und 3).
Auf einer rotirenden Welle 18 ist ein Querhaupt 19 befestigt, welches durch Gelenkstangen
20, 21, 22 und 23 mit einem auf dieser Achse verschiebbaren Ring 24 verbunden ist.
Die Gelenkstangen 20 und 21 tragen an ihrem unteren Theil Gegengewichte 25.
Wenn die Welle 18 . in Drehung versetzt
wird, gehen die Gewichte aus einander und nehmen die Lenkstangen mit. Hierbei steigt
der Ring 24 je nach der mehr oder weniger schnellen Drehung der Welle 18 mehr oder
weniger.
Am unteren Theil des Ringes 24 sind zwei Stangen 26, 27 parallel zur Welle 18 befestigt,
die an ihrem anderen Ende einen auf der Welle 18 verschiebbaren Ring 28 tragen; auf
diesem Ring ruht eine Scheibe 29, welche in der Mitte ausgespart ist, damit sie auf der
Achse 18, d. h. von dem Ring-24 mitgenommen
werden kann.
Der Ring 28 ist mit dem Gelenkhebelsystem, welches um die Achse schwingt, fest verbunden,
so dafs er an der Drehung desselben theilnimmt und gleichzeitig die Scheibe 29 hebt.
Um zu verhindern, dafs diese Scheibe bei der Drehung des Ringes 28 mitgenommen
wird, trägt sie zwei Hülsen 30, welche auf zwei festen Stangen 31 gleiten.
Je nach der Drehungsgeschwindigkeit der Welle 18 hebt oder senkt sich die Scheibe 29
auf dieser Welle. Zwei an den Stangen 26 und 27 befestigte Ansätze 32 veranlassen den
Niedergang der Scheibe 29, wenn die Drehungsgeschwindigkeit kleiner wird.
Die Drehung wird auf die Welle 18 wie folgt übertragen.
Das Rad c empfängt, wie bereits erwähnt, die Bewegung des Fahrzeuges und überträgt
die Geschwindigkeit auf die Welle b und somit auf das Rad 33 (Fig. 4). Dieses letztere
theilt seine Bewegung mittelst Kette den Kegelrädern 34, 35 und 36 mit (Fig. 2). Das Rad 36
sitzt fest auf der Welle 18 und nimmt diese mit.
Die Scheibe 29 ist durch eine Stange 37 mit einer Scheibe 38 verbunden, welche sich frei
zwischen den Schienen 1 5 (Fig. 2 und 3) heben und senken kann, und trägt einen Stift 39, der
sich gegen das Papierblatt ^ legt, somit an der senkrechten Bewegung theilnimmt.
Zeichnet man, wenn der Apparat in Ruhe ist, zunächst auf das Papierband eine Längslinie,
welche durch die Spitze des Stiftes 39 geht, so wird diese Linie die Basis für die
Geschwindigkeitscurve (Fig. 5). Jedesmal, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, senkt sich der
Stift 39 je nach der Geschwindigkeit des Fahrzeuges mehr oder weniger und die Höhe der
Curve über der Linie giebt die Geschwindigkeit des Fahrzeuges an dem betreffenden Punkt
seiner Bahn an.
Während sich das Papierband der durch-■fahrenen Strecke entsprechend abwickelt und
die Geschwindigkeit und die Neigung aufgezeichnet wird, wird während des Stillstandes
des Fahrzeuges die abgelaufene Zeit verzeichnet.
In Folgendem ist die Registrirvorrichtung beschrieben,
welche abzulesen ermöglicht, zu wann das Fahrzeug irgend einen Punkt passirt
hat, wann dasselbe anhielt und wann es wieder in Bewegung gesetzt ist.
Zu diesem Zweck erhält der Apparat ein Uhrwerk 40, welches eine Drehung beispielsweise
in zwei Stunden eine Umdrehung der Welle 41 mittheilt, welche einen Daumen von
in Folgendem bestimmter Form trägt.
Vom Mittelpunkt der Welle 41 wird ein Kreis beschrieben und derselbe beispielsweise
in 12 gleiche Theile getheilt; jeder dieser Theile
entspricht einem Zeitraum von io Minuten
(Fig· 7)·
Durch diese Theilpunkte werden Radien gezogen- und diese über den Kreisumfang verlängert.
Auf ο U1 wird ai ^1 λ gleich 5 mm abtragen
oan - a0 aJ - 10-
oas
0 a.
0 a.
ο αΊ
p-a9
οα1
20 -
25 -30 -
25 -
20 -
J5 -
IO -
u ^11 _
An Stelle der gezeigten, einem Zeitraum von 10 Minuten entsprechenden Segmente kann man
behufs gröfserer Genauigkeit Segmente wählen, die dem Zeitraum von einer Minute, einer
halben Minute etc. entsprechen. Die Punkte av
^1 1 ao l (Z11 1 α werden zu einer Curve verbunden
und diese giebt die Form des Daumens 42.
Angenommen, dafs ein Zeichenstift 43 sich bei α (Fig. 7) gegen das Papierband lege und
von dem Daumen 42 so bethätigt würde, dafs es sich nur in der durch die Linie v-v1 festgesetzten
Richtung mit bewegen kann. Es werde ferner angenommen, dafs es 7 Uhr ist, wenn der Daumen die in Fig. 7 angegebene
Stellung einnimmt. Dann ist um 7 Uhr der Punkt α auf der Linie v-v1, um 7 Uhr 10 Minuten
der Punkt a1, und zwar letzterer 5 mm höher als ersterer. Der Schreibstift steigt alle 10 Minuten
um 5 mm. Um 7 Uhr 20 Minuten liegt der Punkt a.2 l auf der Linie v-v1 10 mm höher
als die von dem Punkt α vorher eingenommene Lage, und der Schreibstift ist seit 7 Uhr um
10 mm gestiegen u. s. w. Um 8 Uhr kommt der Punkt ^6 1 auf die Merklinie v-v1 30 mm
oberhalb der vorher vom Punkt α eingenommenen Lage und der Schreibstift ist seit
7 Uhr um 30 mm gestiegen. Der Schreibstift hat demnach von 7 Uhr bis 8 Uhr einen senkrechten
Strich gezeichnet, und zwar 1J2 mm
Länge pro Minute. Von 8 Uhr bis 9 Uhr geht der Schreibstift wieder unter denselben Bedingungen
herunter.
Wenn das Papierband eine Horizontalbe-. wegung annimmt, erhält man auch davon eine
Aufzeichnung, und wenn man vorher eine horizontale, durch die Spitze des Schreibstiftes
gehende Linie zeichnet, wenn er die 7 Uhr entsprechende Stelle einnimmt, und eine zweite
horizontale Linie, wenn er die 8 Uhr entsprechende Stelle hat, so wird der Stift sich
immer innerhalb dieser beiden Linien bewegen. Um 7 Uhr wird seine Spitze auf dem unteren
horizontalen Strich, um 8 Uhr auf den oberen horizontalen Strich, um 9 Uhr auf dem unteren
horizontalen Strich sein u. s. w.
Die Stunden werden demnach durch die Berührungspunkte (Diagramm 3, Fig. 5) der Zeitcurve
mit den beiden Horizontalstrichen und die Zeit an einem beliebigen Punkt der Strecke
durch die Berührung des letzteren Punktes mit einer der Grundlinien gegeben. Die Anzahl
der Minuten wird durch den Abstand dieses Punktes von der Grundlinie bestimmt.
Der Schreibstift 43 wird von einem Schieber 44 getragen, welcher zwischen den beiden
Schienen 1 5 gleiten kann. Die Bewegung dieses Schiebers erfolgt durch den einen Arm des
um Bolzen 46 drehbaren Hebels 45, dessen anderer Arm in einer Schiene 47 geführt und
vom Daumen 42 bethätigt wird. Ein Uhrwerk 40 dreht den Daumen 42, der dem
Schreibstift 43 bezw. dessen Schieber 44 mittelst des Hebels 45 die Auf- und Abbewegung
ertheilt. Wenn der Daumen 42 eine halbe Umdrehung gemacht hat, ist der Schreibstift
in seiner unteren Lage (Fig. 5, Diagramm 3). Setzt der Daumen 42 seine Drehung fort, dann
steigt der Schreibstift wieder, so dafs, wenn der Daumen eine Umdrehung vollendet hat,
der Schreibstift in seiner oberen Stellung angelangt ist (vorausgesetzt, dafs der Daumen 42
ursprünglich die in Fig. 2 gezeigte Lage eingenommen hat).
Der vorliegende Apparat macht nicht allein graphische Aufzeichnungen, sondern er gestattet
auch das Ablesen der Zeit, der Neigung und der Geschwindigkeit in einem gegebenen
Zeitpunkt. Wie beschrieben, trägt die Platte 16 einen die Neigungen aufzeichnenden Stift 17,
welcher sich hebt oder senkt, je nachdem das Fahrzeug eine ansteigende oder geneigte Bahn
befährt.
Diese Platte trägt eine Stange 48, deren Ende mit einer Scala 49 versehen ist (Fig. 1
und 4). Diese Scala entspricht den Bewegungen der Tafel 16 und steigt oder fällt, je nach der
Neigung der vom Fahrzeug befahrenen Strecke.
Der Zeiger dieser Scala stellt sich in der Mitte der Scala auf Null ein, wenn sich das
Fahrzeug auf horizontaler Strecke befindet. Kommt nun eine Steigung, so hebt sich die
Scala und zeigt durch die Eintheilung an, dafs in diesem Augenblick die Bahn in einem bestimmten
Verhältnifs steigt. Wenn die Bahn eine abschüssige wird, dann fällt die Scala, vom Nullpunkt an gerechnet,- und zeigt an,
dafs in diesem Augenblick die Bahn in einem bestimmten Verhältnifs fällt.
Diese Angaben gestatten dem Führer, in geeigneten Zeitpunkten die Bremsen anzuziehen,
wenn die Dunkelheit oder eine andere Ursache, den Ueberblick über die seitlich am Weg bezw.
dem Bahnkörper aufgestellten Tafeln verhindern sollte. Wie ebenfalls erwähnt, steigt die
Scheibe 29 je nach der Geschwindigkeit auf der Achse 18 empor. An dieser Scheibe ist
eine Stange 50 befestigt, welche in eine Zahnstange 57 endigt. Letztere empfängt somit eine
senkrechte Bewegung, welche sie auf ein Zahnrad 52 überträgt, auf dessen Achse ein Zeiger 53
gelagert ist, der sich nach der Geschwindigkeit in irgend einem Zeitpunkt auf einem Zifferblatt
einstellt. Im Ruhezustande steht der Zeiger auf Null. -
Das Uhrwerk bethätigt die Zeiger zur Angabe der Stunden in gewöhnlicher Weise.
Das Papierband ^. wird in der Richtung des
Pfeiles (Fig. 5) mitgenommen und wird gegenüber den drei senkrecht bewegten Schreibstiften
17, 39, 43 verschoben, so dafs drei Aufzeichnungen gemacht werden.
Die erste Aufzeichnuug giebt die horizontale Strecke, die Neigung, den Zustand des Geleises
und die Stöfse an. Die Linie x-y entspricht der horizontalen Entfernung und dient als
Basis für die Neigungscurve.
Die zweite Aufzeichnung giebt die Geschwindigkeit an; die Linie xxyl ist die Basis
für die Curve der Geschwindigkeiten. Wenn die Geschwindigkeit gleich Null ist, d. h. das
Fahrzeug in Ruhe ist, dann fällt die Geschwindigkeitscurve mit der Basis zusammen.
Die mit der Linie xl-yl parallele Linie X1 1^r/
ist die Linie für die zulässige Maximalgeschwindigkeit; wenn die Geschwindigkeitscurve
diese Linie kreuzt oder überschreitet, so zeigt dies an, dafs an diesen Punkten die zulässige
Maximalgeschwindigkeit überschritten wurde.
Die dritte Aufzeichnung giebt den Zeitpunkt an, in welchem das Fahrzeug einen beliebigen
Punkt passirt hat, den Aufenthalt, sowie dessen Dauer, den Zeitpunkt, in welchem dieser
Aufenthalt stattgefunden hat, den todten Gang, sowie den Rückwärtsgang.
Die Linie x^-y* und x.^-y^ sind die Linien,
zwischen welchen sich der Schreibstift für die Zeiten bewegt. Wenn die graphische Zeitcurve
die Linie x'2-y2 im Fall einer Umdrehung des
Daumens 42 in zwei Stunden berührt, so bedeutet dies, dafs die Stunde, in welcher der
Stift an diesem Punkt war, beispielsweise eine ungerade war, während die Stunde, in welcher
der Stift auf der Linie X2 1-J^1 war, eine gerade
war.
Für das Ablesen des Diagrammes ist es eine Erleichterung, dafs wenn der Punkt der Strecke,
für welche man die Aufzeichnung sucht, z. B. A ist, der entsprechende Punkt in der ersten Aufzeichnung
a, in der zweiten a1 und in der
dritten Aufzeichnung a1 sein wird.
Die Linie o-ol-oi bezeichnet die Abfahrtstelle.
. .
Man liest die graphische Aufzeichnung allgemein wie folgt ab (Fig. 5).
In einem Punkt A, welcher in einer Entfernung ο α vom Abfahrtspunkt liegt, steigt
die Bahn in einem durch die Länge α α1 gegebenen
Verhältnifs. An diesem Punkt hatte das Fahrzeug eine Geschwindigkeit gleich Null,
d. h. es ist an diesem Punkt um 7 Uhr und einige Minuten angehalten worden; die Anzahl
der letzteren, ist durch die Höhe a? m gegeben.
Der Stillstand hat eine gewisse Anzahl Minuten gedauert, welche durch die Länge mn bestimmt
sind. Das Fahrzeug ist wieder in Gang gesetzt um 7 Uhr und einige Minuten, deren
Anzahl durch die Höhe α2 η bestimmt ist. .
Wenn man die Neigungscurve untersucht, so 6ndet man, dafs dieselbe von a1 bis e1
wellenförmig, von A bis E demnach diese Strecke schlecht ist.
Bei dem in einer Entfernung 0 b vom Abfahrtpunkt
der Bahn gelegenen Punkt steigt die Strecke in einem gewissen Verhältnifs an, welches durch die Höhe b bl bestimmt ist; die
Maschine hat diesen Punkt B mit einer Geschwindigkeit passirt, welche durch die Höhe ^b1 1
gegeben ist, und welche in diesem Punkt das zulässige Maximum erreicht hat. Es war im
Augenblick der Vorüberfahrt bei B 8 Uhr und einige Minuten, deren Anzahl durch die
Höhe b2 b2 l gegeben ist.
Bei der Abfahrt von diesem Punkt vergröfserte sich die Geschwindigkeit, sie überschritt
das Maximum und erreichte ein Maximum im Punkt C, welcher in einer Entfernung oc
vom Abfahrtspunkt liegt.
Diesen Punkt hat das Fahrzeug mit einer durch C1 C1 1 gegebenen Geschwindigkeit passirt;
es war zur Zeit der Vorüberfahrt 7 Uhr und eine Anzahl Minuten, die durch die Höhe c, C2 1
gegeben ist.
Bei der Abfahrt vom Punkt C verringerte sich die Geschwindigkeit und erreichte wieder
das zulässige Maximum im Punkt D.
Im Punkt F, in einer Entfernung of von der Abfahrtstelle, steigt die Strecke in einem
durch die Höhe ff1 gegebenem Verhältnifs.
An diesem Punkt erreichte das Fahrzeug die zulässige Maximalgeschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit
vergröfserte sich noch, bis sie wieder bei G auf die zulässige Maximalgeschwindigkeit
herunterging.
Untersucht man die Zeitcurve, so findet man, dafs diese parallel zu x.2y2 l'e8'? dafs also der
Schreibstift für die Zeitcurve während der Abwickelung des Papierbandes auf derselben Höhe
stand; die Geschwindigkeit war während einer äufserst kurzen Zeit sehr grofs und das Papierband
hat sich abgewickelt, wie wenn eine gewisse Strecke während dieser Zeit zurückgelegt
worden ist. Es bedeutet dies, dafs im Punkt F todter Gang vorhanden war und der zwischen
den Linien/-/^1 und g-g2 l liegende Theil der
Curve als ungültig anzusehen ist.
Dieser todte Gang hat bei F um 8 Uhr und einige Minuten, deren Anzahl durch dieHöhe^/g1
gegeben ist, stattgefunden (die Differenz zwi-
sehen /^f2 1 und g2 g^1 giebt die Dauer des
todten Ganges an). Dieser todte Gang ergiebt sich noch im Hinblick auf die Länge des
zwischen dem Abfahrtsort und dem Punkt F abgewickelten Papierbarides, welche beträchtlich,
langer ist, als sie sein soll. Die Entfernung, zwischen den Stationen ist bekannt;
das in dem ersten Diagramm vorhandene Plus wurde durch den im dritten Diagramm aufgezeichneten
todten Gang yeranlafst.
Im Punkt H, welcher in einer Entfernung ο h vom Abfahrtsort liegt, giebt die Neigungscurve
an, dafs die Strecke horizontal ist und dafs ein Stofs ausgeübt wurde; das Fahrzeug hat
diesen Punkt mit einer durch die Höhe \ Ii1 1
gegebenen Geschwindigkeit passirt. Es war im Augenblick der Vorbeifahrt bei H 9 Uhr
und einige Minuten, deren Anzahl durch die Höhe h2 Zz2 1 gegeben ist.
Im Punkt P, in einer Entfernung op vom Abfahrtsort, war die Strecke eine im Verhältnifs
zu der Höhe ppx abschüssige. Das Fahrzeug hat diesen Punkt mit einer Geschwindigkeit
gleich Null passirt, d. h. es stand still. Es war in diesem Augenblick 10 Uhr und eine Anzahl
durch die Höhe p.2 ml gegebene Minuten.
Wenn man bei diesem Punkt P die Zeitcurve untersucht, so findet man, dafs sie anstatt
nach rechts von der Linie p-p'2 nach links verläuft,
dafs demnach das Papierband eine entgegengesetzte Bewegung, d. h. das Fahrzeug einen Rückgang gemacht hat. Dieser Rückgang
hat stattgefunden, bis um 10 Uhr und eine Anzahl durch die Höhe A2 ?m2 gegebene
Minuten und hat sich erstreckt vom Punkt P bis zum Punkt K, deren Entfernung durch kρ
gegeben ist.
Im Punkt K stand das Fahrzeug still, da es seine Bewegungsrichtung änderte. Der Stillstand
hat stattgefunden in P von W1 W1 und
in K von W2 M2. Das Fahrzeug ist vom
Punkt K um 10 Uhr und eine Anzahl durch Zf2 n2 gegebene Minuten abgefahren und hat
den Punkt P mit einer durch ρχ ρλ l gegebenen
Geschwindigkeit um 11 Uhr und eine Anzahl durch P2 1P2 11 gegebene Minuten wieder erreicht.
Die Bewegung des Fahrzeuges wird auf den Apparat mit Hülfe eines auf einer Radachse 57
befestigten Excenters 56 (Fig. 8) übertragen. Dieses Excenter ist von einem Ring 58 mit
Stange 59 umschlossen, welche einen Schlitz 60 für den Eintritt eines festen Bolzens 61 bildet.
Da das Ende der Stange 59 eine· Ellipse beschreibt, so folgt, dafs der Theil 62 der durch
sie getriebenen Kurbel sich der Welle 63 nähert oder von derselben entfernt. Hierbei treten
. die beiden Schenkel 64 der Kurbel . in die Enden 65 der Welle 63 kolbenartig ein. Die
so der Welle 63 mitgetheilte Bewegung wird in geeigneter Weise auf den Apparat übertragen.
Man kann auch die Bewegung direct . auf die Achse b des Apparates übertragen. Wenn
das Ende der Stange 59 eine Kreisbewegung ausführen würde, so würde man trotzdem infolge
der durch Temperaturschwankungen bewirkten Längenänderung genöthigt sein, sich
dieses Systems zu bedienen. Man kann die Einrichtung zur Bewegungsübertragung derart
construiren, dafs die Achsen der so beschriebenen Ellipse sehr klein ausfallen. Man wird
das Excenter und die Stange 59 zweckmäfsig umschliefsen.
Man hätte demnach nichts an der Construction des Fahrzeuges zu ändern, es genügt,
das Excenter 56 auf der Nabe eines der Laufräder zu befestigen.
Die allgemeine Form des Apparates sowie die Gröfsenverhältnisse seiner verschiedenen
Organe können je nach dem Mafsstab, in welchem man die graphischen Aufzeichnungen zu
haben wünscht, geändert werden.
Man kann den Schreibstift in Zeiträumen von einer Stunde, zwei Stunden, drei Stunden etc.
von einer Basis bis zur 'anderen kufen lassen. Die von dem Uhrwerk 40 bethätigte Stange 41
zur Drehung des Daumens 42 ist derart ausbalancirt, dafs die Drehung der Achse eine
constante Geschwindigkeit erhält. Die die Achsenenden aufnehmenden Löcher können
nach Bedarf mit Steinlagern versehen werden. Die auf den Platten oder Tafeln 16, 38, 44
(Fig. 2 und 3) befindlichen Schreibstifte können beliebiger Art sein, so jedoch, dafs deren beständige
Auflage auf das Papierband gesichert ist. Die Praxis soll gezeigt haben, dafs die Bewegung
des Rotationskörpers G, wie grofs auch dessen Geschwindigkeit sei, sich sehr gut durch
Reibung auf das Rad k übertragen läfst.
Aus der graphischen Aufzeichnung erkennt man die Erschütterungen des Gewichtshebels,
die den Zustand der Strecke anzeigen. Es möchte scheinen, dafs diese Erschütterungen
ein Hindernifs für die Bewegungsübertragung des Körpers G wären. Dies ist indessen nicht
der Fall. Man kann diese Erschütterung vermindern, indem man die Länge des Gewichtshebels, sein Gewicht etc. verändert oder den
Rotationskörper G verlängert etc.
Die durch diese Erschütterungen beim Aufzeichnen der horizontalen Bewegung verursachten
Irrthümer kann man vernachlässigen; man kann sie vollständig vermeiden, wenn man
ein langes Profil der Strecke mit Hülfe dieses Apparates verzeichnet.
Man kann auch in den Diagrammen die durchfahrene horizontale Entfernung weglassen,
indem man die Bewegung direct auf die das Papierband mitnehmende Walze überträgt. Man
hätte dann, statt als Basis für die Neigungscurve den horizontalen Abstand zu haben, eine
Linie, die die Abwickelung der durchfahrenen
Strecke geben würde. Für Kleinbahn-Lokomotiven kann man den Apparat so construiren,
dafs das erste Diagramm wegfällt, die beiden Diagramme für die Geschwindigkeit und Zeit
indessen, die in diesem Fall genügen, beibehalten werden.
Das Papier für diese Aufzeichnungen wird carrirt, um das Ablesen zu erleichtern, da, wie
ersichtlich, die drei Stifte in derselben Verticalen liegen, die demselben Punkt der Strecke entspricht.
Wenn man befürchtet, dafs das Papier sich zwischen den Walzen verschiebt, dafs es
steigt oder fä'llt und infolge dessen falsche Aufzeichnungen giebt, kann man zur Controle für
jede graphische Aufzeichnung sich eines festen Stiftes bedienen, welcher von neuem die bereits
auf das Papier gezeichnete Basis der Curven zeichnet.
Die Eintheilung des Zifferblattes für die Geschwindigkeiten (Fig. i) giebt letztere beispielsweise
in Kilometer pro Stunde an. Die Eintheilung der Scala für die Neigungen kann
eine beliebige, geeignete sein. Der Apparat kann an seinem oberen Theil behufs Auswechselung
des Papierbandes und der Schreibstifte geöffnet werden.
Claims (3)
- Patent-Ansproche:i. Ein Apparat für Eisenbahn- und andere Fahrzeuge zum Aufzeichnen der durchfahrenen horizontalen Entfernung, der Neigungen, des Zustandes des Geleises und der Stöfse, bestehend aus einem Rotationskörper (G), dessen Erzeugende eine nach dem Cosinus des Neigungswinkels der-Bahnstrecke veränderliche Curve bildet, welcher Körper von seiner von einem Rad des Fahrzeuges gedrehten Achse Drehung empfängt und, indem er auf dieser Achse längsweise verschoben wird, auf ein Rad von unveränderlichem Radius verschiedene Geschwindigkeiten überträgt, die einer Walze, auf die sich ein Papierband aufwickelt, mitgetheilt werden, wobei die Längsverschiebung des Körpers (G) durch einen pendelnden, bei Bewegung des Fahrzeuges auf horizontaler Bahn in die senkrechte Lage zurückkehrenden Gewichtshebel hervorgerufen wird, der bei jeder Schwingung eine senkrechte Bewegung eines Schreibstiftes und somit die graphische Aufzeichnung der Neigungscurve, des Zustandes des Geleises und der Stöfse veranlafst und einen Zeiger vor einer Scala einstellt.
- 2. Ein Controlapparat der unter i. geschützten Art, dadurch gekennzeichnet, dafs die Achse des Körpers (G) eine ein Gelenkparallelogramm (20, 21, 22, 23) mit Schwungmassen (25) tragende Achse ('18) bethätigt, um behufs Aufzeichnung der veränderlichen Geschwindigkeit des Fahrzeuges einem Schreibstift (39) eine senkrechte Bewegung und einem Zeiger unter Vermittelung einer Zahnstange (51) und eines Zahntriebes (52) Drehbewegung mitzutheilen.
- 3. Eih Controlapparat der unter 1. geschützten Art, dadurch gekennzeichnet, dafs von einem Uhrwerk ein Daumen von besonderer Gestalt (42) bethätigt wird, der behufs Aufzeichnens der Zeitcurve einem Stift (43) senkrechte Bewegung mittheilt, während das Uhrwerk aufserdem die Stunden anzeigt.Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.
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